浅谈数字家庭模式的概念和发展Word格式文档下载.docx

1、虽然那并不是每个人都可以企及的生活，但是这个家园的众多应用模式，是未来数字家庭的典范集合。 对于数字家庭，如果我们从感性的角度来理解，其实可以把比尔盖茨的豪宅作为一个很好的诠释。 就理性的观点而言，我理解的数字家庭是信息化和数字化技术在生活中地全面应用，其核心价值在于解决用户的各种须求。它依赖于产品的数字化与信息化的结合，3C融和的程度是数字家庭能深入到哪个领域的重要决定性因素。数字家庭与数字生活的本质和现今的生活没有变化，但借助于数字化和信息化的技术，安全、便利、更高层次的享受使其具有不同的内涵。关键词：数字家庭、信息化、数字化Abstract For the digital home, i

2、f we are from the emotional perspective, can, in fact, the Bill Gates mansion as a good interpretation. Although not everyone can stand and life, but many of their homes this model is a model of the future digital home pool. For the digital home, if we are from the emotional perspective, can, in fac

3、t, the Bill Gates mansion as a good interpretation. Although not everyone can stand and life, but many of their homes this model is a model of the future digital home pool. On the rational point of view, I understand the digital home information and digital technology in their daily lives and compre

4、hensive application of its core values is to be solved for the various users. It depends on the number of products and information, the combination of three C is the degree of integration of digital home can go to the areas which the decisive factors. Digital home and digital lifestyle and the natur

5、e of present-day life has not changed, but through the use of digital and information technology, safety, convenience and a higher level of enjoyment to have different connotations. Key words: digital home, information technology, digital引 言我们迎来了一个数字化的新时代。从数字电视开始推广，到家庭网络产品的日益成熟；从数字化产品的应用到家庭医疗保健，再到数字

6、导航系统、广播系统在汽车等家用电子领域的使用。这一切都说明，以消费类电子产品为基础的数字家庭模式已经破茧而出。运营商、厂商正不断向人们展示“数字家庭”生活模式：在不久的将来，数字化技术将人们所熟知的个人电脑和传统家电有机地结合起来，以高性能的电脑为中心，连接诸如数字电视、数码相机、手机、mp3播放器，家庭影院，数字家电甚至包括安防系统等等。家电领域将更多地运用到最新的IT科技，我们能在第一时间享受到高科技产品为我们带来的便利与享受。第一章 数字家庭概念目前很多厂商都在宣传有关“数字家庭”的不同概念。对消费者而言，数字家庭到底是什么?是概念，标准，还是产品?事实上，数字家庭是 信息产业 向消费发

7、展的一个分支，它侧重技术的应用，强调信息和控制的信息化。从用户的角度来讲，数字家庭应该是一种数字化生活，产品、消费和娱乐数字化。数字家庭包括了家庭中的所有电器设备的应用，例如电脑及其 周边 设备、白色家电和 手持设备 ，随着汽车进入家庭，还应该包括汽车电器等应用。意义如此深远的Web2.0，到底是什么呢?它是一种新的技术么?与之前的Web1.0相比，它又有什么不同?互联网最不缺的就是概念。但像Web2.0这样受人追捧，却难以准确定义的概念还真不多。尽管如此，有了新概念还是一定要往上靠的，这也是互联网从诞生起就惯有的传统。先是号称向Web2.0转型的猫扑网获得了美国风投AccelPartners

8、的千万美元注资;之后，是爱赶时髦的搜狐宣布将搜狐IT升级到2.0版本;而“博客中国”更名为“博客网”，更是拿Web2.0来说事儿的。按照该公司董事长兼CEO方兴东的话来说，目前的互联网已然开始了2.0时代，“全球所有的互联网巨头都开始向2.0时代进军，整个互联网的发展接下来会进入一场新的竞争乃至新的战争!”那么，带来如此重大变革、意义如此深远的Web2.0，到底是什么呢?方兴东认为，与Web1.0最大的不同就是Web2.0所提倡的个性化，在其中，个人不是作为被动的客体而是作为一种主体参与到了互联网中，个人在作为互联网的使用者之外，还同时成为了互联网主动的传播者、作者和生产者。到目前为止，关于W

9、eb2.0并没有清晰的定义。业内普遍的一种说法是，微内容是Web2.0的一个关键词。其中，微内容包括个人所形成的任何数据:比如一则网志、一个评论、一幅图片、收藏的书签、喜好的音乐列表、想结交的朋友等等。这些微内容，充斥在了人们的生活、工作和学习的方方面面。而Web2.0重点要解决的正是对这些微内容的重新发现和利用。于是，我们看到了这样的现象，只要是和微内容相关的技术和架构，都是以Web2.0为名义的。也有人这么界定，Web2.0是相对Web1.0的新的一类互联网应用的统称。并且由此断言，由Web1.0单纯通过网络浏览器浏览html网页模式向内容更丰富、联系性更强、工具性更强的Web2.0互联网

10、模式的发展已经成为互联网新的发展趋势。就目前的发展情况而言，Web2.0是以 Flickr、Craigslist、Linkedin、Tribes、Ryze、 Friendster、Del.icio.us、43T等网站为代表，以Blog、TAG、SNS、RSS、wiki等应用为核心，依据六度分隔、xml、ajax等新理论和技术实现的互联网新一代模式。无论怎样的注脚，我们都不难发现，这个Web2.0的概念，在很大程度上并不是从技术创新角度出发的，或者说与技术没有很大的相关性。如果从应用的角度看，Web2.0或许更好理解一些，它就像一个带着光芒的大筐，凡是于以往集中式互联网不同的模式或者技术，都可以

11、框在其中。Web1.0到Web2.0的转变，具体的说，从模式上是从读向写、信息共同创造的一个改变;从基本结构上说，则是是由网页向发表/展示工具演变;从工具上，是由互联网浏览器向各类浏览器、rss阅读器等内容发展;运行机制上，则是自“Client Server”向“Web Services”的转变;由此，互联网内容的缔造者也由专业人士向普通用户拓展。说白了，Web2.0的精髓就是以人为本，提升用户使用互联网的体验。这样远大的理想，这样庞大的范畴，也难怪新锐们凡是都要以Web2.0为名义了。第二章 数字家庭的实现2.1 数字家庭的组成未来的数字家庭靠有线或无线的高速网络传输视频和音频，可以获得高品

12、质的视频图像，画面的清晰度前所未见，而且更重要的是它无需PC的参与，不需要操作电脑，只要操作遥控器就可满足家庭成员的需求。未来的数字家庭包含了数字化影院、数字化电视、数字化家电、智能数字化遥控等内容。比如冰箱也可以连到服务器上用电脑进行控制了。以后电脑就和服务器一样，是一个家庭服务器，功能非常强大，例如可能为多处理核心，加大运算量，而且通过PCI-E的大带宽就足够传送大量的数据。图2.1 功能强大的PC图而所有的运算都是在这个这个服务器里进行的，大量的数据通过这个服务器进行处理，然后在各个终端中进行传输，它是一个没有运算功能的终端，所有的运算都通过主机来进行，是一个附属设备，只要主机的运算功能

13、够强大，会有各种各样的附属设备出来扩展各种功能。2.2 目前的各种联网技术对于家庭应用，连接各种信息家电的网络基础设施必须易于安置，安装和维护费用便宜，且性能良好。如何把所有家用设备连接在一起是一个关键问题，目前已有多种联网技术可用于智能家庭。以太网LAN就是其中之一，只要用户家里布有5类线，就能使用以太网LAN。但是，家庭以太网LAN的成本偏高，组建比较麻烦，因为需要在所有的房间内布线。用WiFi来取代电缆是一种最直接的解决方案，引起人们的广泛关注，但在家庭联网应用中也遇到过互操作问题。为了解决这些问题，WiFi联盟在2004年9月颁布了WMM（WiFi多媒体）最新标准，它使各种信息家电，如

14、电视机，DVD和移动电话等能够联网工作。但是，WiFi并非对每个家庭都是最好的家庭联网方案。例如，在欧洲，很多住宅是用石头和混凝土建造的，不利于用WiFi建网。其它无线技术用于家庭联网也可以，如蓝牙和HomeRF等。但是，使用无线技术时，信息家电本身也需具有无线通信能力，安装不是很简单，基本上都需要花钱请外部人员来建网。现在，比较一致的看法是，如果不是非常必要，就不用无线，也不用新的布线，而是使用住家现有的布线，包括电话线、有线电视电缆和电力线。在这方面，目前已有几个工业标准可供选用。利用现有电话线作家庭联网的标准有家庭电话线联网联盟制定的HomePNA。其思路类似于DSL，用普通电话线来同时

15、支持话音、宽带数据和家庭网业务，速率高达128Mbit/s。用户只要把信息家电插入电话线插口即可联网。存在的主要问题是，住家内的电话线插口数量有限，一般都少于5个，多半只有2-3个。利用电力线作家庭联网的标准有HomePlug联盟推出的HomePlug。它是基于0FDM技术的。大多数家庭的电源插口比电话线插口多，故HomePlug比HomePNA有优势。但是，它面临不少其它问题。例如，因不同地方的电力管制办法不同而造成的困难、用户对使用电源插口不放心而产生的抵触情绪以及干扰、噪声与信号衰减等问题。2004年初成立的同轴电缆多媒体联盟（MoCA）实际上是WiFi联盟的同轴电缆的翻版，试图制定利用

16、现有有线电视电缆作为家庭联网的标准，验证设备互操作性，让电视机、数字机顶盒，DVR，DVD，数字VHS，CD/MP3与PC等设备能够进行无缝连接。另外，还有一种新的无线联网标准是ZigBee（IEEE 802.15.4）。它是一种低速率、低成本、低功耗无线系统，主要用于监视和控制，为家庭网增加传感功能，支持其它标准不适用的低速率应用。它不仅打开了大量新应用之门，而且还能给许多现有的应用增加新的价值。由于通过ZigBee各种非常简单的器件就能够实现联网，作为一个全球标准，为将来实现无所不在的网络创造了条件。2.3 数字家庭网络中的数字接口数字家庭的实现需要数字家庭网络，而数字家庭网络是连接数字化

17、的家用电器的网络，需要的是数字化的连接方式。数字接口中，有线的有1394、USB、PCI-Express和DVI/HDMI等，无线的有UWB和WLAN等。目前，还没有任何一种技术可以单独承担建立整个数字家庭网络的能力，未来我们看到的将是他们有机的结合。1394总线提供理想的数字接口1394即IEEE1394，目前有三个相关的标准:1394-1995.定义的是6引脚线缆和插座，可以在一些台式电脑主板上看到，6根引线中有两对差分线和电源。主机需要提供1.5A/12V的电流，所以基本上只能应用在台式电脑。苹果公司注册的“Firewire”商标比较多见于这类应用中。1394a-2000.在1394-1

18、995的基础上发展而来，增加了4引脚线缆和插座的定义，不需要向其他设备提供电源，所以非常适合应用在消费电子产品。索尼公司首先在其数码摄像机产品上使用该接口，商标是“i.Link”。由于1394a是1394-1995的扩展，今天我们只提1394a了。1394a需要使用STP5的线缆，即带屏蔽层的5类双绞线，传输距离是4.5米，传输速率有100Mbps、200Mbps、400Mbps三种。1394b-2002.1394b标准的制定来自于两方面的需求，在PC工业界，电脑外部存储的容量越来越大，需要更为快速的传输速率，1394b将传输速率提高到800Mbps、1600Mbps、3200Mbps;在消费

19、电子领域，需要将家用电器连接成网，要求传输距离更长，1394b将传输距离提供到100米，并且提供更多的线缆选择。非屏蔽5类双绞线其实就是普通的5类网线，目前正在制定可以支持到S1600的规格，这对在家庭中的应用既方便又实惠。1394采用对等传输的方式和公平竞争的原则，连在总线上的设备（节点）都会向总线发送数据，不需要一台主机来控制，这很适合消费电子产品的特点。1394支持异步传输和等时传输，可以即插即用，其中1394b还支持闭环连接方式，对用户更友好。1394采用分层处理的模式，其中物理层和链路层与硬件相关，传输层和应用层与软件相关，比较方便工程师的设计。USB2.0是PC与其外设连接的理想选

20、择PC机向外扩展的接口有很多，在其发展的过程中出现了并口、串口、PS-2、红外、ISA、PCI等，我们把这些接口称为传统接口。传统接口发展到今天多多少少已成为系统的瓶颈，速度比较慢、没有统一的标准、成本较高、占用空间，都需要一种方便、简洁和标准化的接口来取代，USB就满足了这些需求。USB是通用串行总线的简称，现在的版本是2.0.USB2.0支持三种传输速率:低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）和高速（480Mbps）。习惯上有人把支持低速和全速的USB称为USB1.1，其实今天不应该再有USB1.1的叫法，而应该叫做USB2.0的全速。USB采用主从的架构，主机控制所有的数据传输。这

21、非常适合PC机与其外设之间的连接，PC机是主机，PC机强大的处理器和巨量的存储空间可以轻易实现主控制器的硬件和软件，而外设只需要实现它自己的功能，简化了设计也降低了成本。一个USB的根接口可以支持127个外设，如果主机上的USB口不够，可以使用集线器来扩展，集线器最多可以有5层，每层之间的线缆长度可以达到5米。今天很多芯片组都提供多达8个的USB根接口，基本可以满足PC机的外设扩展需求。USB的主从架构决定了外设与外设之间无法直接通讯，所以不适合应用在消费电器的互联。USB的主机还需要提供500mA的电流，也不适合应用在手持设备的互联，这是USBOTG标准出现的主要原因。USB OTG为手持设

22、备的连接提供便利在诺基亚、摩托罗拉这些手机制造商的推动下，业界制定了USB OTG标准。OTG是On-The-Go的缩写。USB OTG的基本目标是实现外设与外设之间的连接。在实现上，可以把USB OTG简单理解成一个简化的USB主控制器，这个主控制器只需要提供有限的主控功能，而不用象PC机上的主控制器那样，必须有全部的主控功能。USB OTG需要提供的最小电流仅为8mA，这对手机、PDA这些用电池供电的手持设备尤为重要。如果台式设备要读取U盘，它也可以提供更大的电流。USB OTG实现点对点（point-to-point）的连接，只能在两个设备间通讯，无法实现联网功能，所以USB OTG是对

23、USB标准的补充，它也无法取代1394在消费电器之间互联的作用。PCI-Express将为3C融合带来革命PC机发展到今天，CPU的时钟越来越快，PCI总线已成为瓶颈，单纯靠加快时钟和加宽数据线的方法已无法满足需求，特别是在PC机内部如此拥挤和复杂的环境中。由于是并行总线，加快时钟和加宽数据线都会带来无法解决的电磁辐射干扰。另外，过多的I/O接口也会增加芯片的成本。还有一个问题是PCI的扩展槽在PC机的内部，用户必须关机并打开机箱，插入PCI扩展卡也需要小心翼翼，这对用户不够友好。为此PCI SIG制定了PCI-Express这一新标准。PCI-Express是串行总线，采用差分数据线，输入输

24、出各一对，称为一个Lane，用x1表示，输入和输出的传输速率都达到2.5Gbps.还可以根据需要增加Lane数，比如用x16取代了显卡的AGP总线，在南北桥之间使用x4，这些都将在明年的新型台式和笔记本电脑中看到。PCI-Express是PCI的延续和继承，在软件上是兼容的，因此系统升级只需要升级硬件部分。DVI/HDMI连接显示器DVI指数字视频接口，HDMI是高分辨率多媒体接口，DVI只支持视频信号，HDMI还支持音频信号。DVI/HDMI实现并串/串并转换，在发送端把并行的音视频信号转换成串行的TMDS信号，在接收端再把TMDS信号还原成音视频信号，这里的音视频信号是指未经压缩的原始信号

25、。DVI/HDMI可以支持到UXGA的分辨率，已经超过了高清电视需要的分辨率。DVI可以通过HDCP提供内容保护的功能，而HDMI本身就含有HDCP的内核。基于这两个因素，带HDCP的DVI或HDMI已被美国FCC强制规定必须加在与高清电视有关的电子产品上，例如高清电视机、有线机顶盒、DVD播放机等，欧洲、日本和韩国很快也会有类似的要求，我国可能会先将DVI接口作为一个可选项。DVI/HDMI是点对点的连接，其应用范围比较单一，只能用在与显示器有关的产品上，所以在数字家庭网络中属于终端接口。无线传输前景看好目前比较多见的无线传输方式有蓝牙（Bluetooth）、无线局域网（WLAN）、超宽带（

26、UWB）。WLAN适合应用在高速的数据网络，而UWB适合应用在高分辨率的音视频信号传输和短距离的高速数据同步。蓝牙受限于其传输速率过低的缺点，没有在市场上找到更多的定位点。随着半导体工艺的提高，芯片抗击静电的能力有所下降，对于具有热插拔功能的接口技术要求很好的防静电设计，电器本身也需要有很好的接地，如果这两者不理想，很有可能在热插拔时将芯片损坏，严重的可能伤害整个系统。而无线传输的最大优点在于摆脱了线缆的束缚，不会有类似的烦恼。无线传输特别是UWB技术的应用前景非常广阔，将来它将取代有线连接技术，或者两者平分秋色，我们将拭目以待。但不管采用何种技术和接口，数字家庭网络的时代必将到来。2.4 家

27、庭网关家庭网关设备（Residential Gate-way，RG）是整个家庭网络与外部网络发生联系的桥梁，也是数字家庭各种业务和应用的关键。家庭网关是一种简单的、智能的、标准化的、灵活的整个家庭网络接口单元，它可以从不同的外部网络接收通讯信号，通过家庭网络传递信号给某个设备。ITU-T已经将家庭网络纳入到了NGN网络的一部分，而RG将在这其中扮演重要角色。家庭网关应具备以下能力:同时连接多个或不同种类的接入技术，同样家庭网络可以使用多种技术来构建;能够同时处理多种类型的接入网技术和多种类型的网络技术。家庭网关必须能桥接接入网QoS和家庭网络的QoS;保障访问的内容不依赖于用以传送内容的硬件和

28、传输机制;灵活的支持最新技术，建立在灵活的平台上，能够很容易升级。按照业务和应用不同，家庭网关可以分为控制网关、应用网关和数据网关三种类型。音频和视频流是应用网关中的重要特性，因为它们使用户可以预订基于Web的服务，比如:点播和VoIP通话特性。通过家庭应用网关可以完成以下业务。家庭上网业务:IPTV业务，包括家庭网关支持视频点播、直播业务及远程教育;网上游戏业务:包括网关设备支持网络游戏终端开展游戏业务;IP电话、可视电话、家庭视频监控业务，控制网关可以实现远程网络上的家庭控制和安全服务管理。例如:拥有家庭控制网关的用户可以在工作或外出期间，访问自动化照明、供热和安全系统。家庭控制网关还允许

29、网络服务供应商提供全新的服务程序包，并创造新的收入来源。通过与本地公共事业单位的联合，服务供应商可以安全地向消费者提交能源消耗的形式，并提供日使用定价等多样的通知方式。联网技术及应用家庭网络首先要解决的问题就是通过有线或无线方式的互联技术，实现家庭网络各信息终端设备和智能家电设备的物理联网。目前家庭网络中的互联技术五花八门，其技术特性及经济性也不尽相同，因此，具体技术的选择将取决于家庭网络支持的业务和应用对带宽、QoS及安全等方面的需求。第三章 数字家庭的国内外现状3.1 数字家庭已经成为新的热点微软的比尔盖茨耗费巨资、花费数年建造起来的大型豪华住宅，则可以算得上是数字家庭的样板，在这座房子里

30、，共铺设了52英里电缆，将房内的所有电器设备连接成一个绝对标准的家庭网络。豪宅的大门设有气象情况感知器，电脑可根据各项气象指标，控制室内的温度和通风的情况。住宅门口，安装了微型摄象机，除主人外，其他人欲进入门内，必须由摄象机通知主人，由主人向电脑下达命令，大门方可开启，否则，任何人无法进入。 据介绍来到盖茨家的客人们每个人都别者一只小电子针，里面装着内置电脑，随时显示他们所处的位置。所有的照明、音乐、温湿度等等都可以根据客人自己的需要通过电脑任意调节。住宅的厕所里，安装了一套检查身体的电脑系统，如发现异常，电脑会立即发出警报。主人在回家途中只须启动遥控装置，浴缸就自动放水调温，作好一切准备迎候。 从盖茨的住宅智能化我们可以看到，所谓数字家庭就是指是通过数字化技术将个人电脑和传统家电有机结合起来，以高性能电脑为中心，通过家庭网关实现对各种家用电器设备的远程控制、调节和监测，实现家居生活“智能化”。数字家庭应该是家庭自动化、家庭网络以及智能家居集合。数字家庭不仅可以完成家庭内部的资源共享，无缝协作；它还能通过与外网的连接，实现内外信息的交流，通过更丰富多彩的业务和应用使家庭用户体验到数字生活为他们带来的舒适与便捷。从上世纪九十年代起，微软已经开始了在数字家庭方面的研究，在19